(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気システムのためのマフラーであって、
外殻、並びに、前記外殻の両端を閉じる流入ヘッダおよび流出ヘッダ、を有している筺体と、
前記筺体の内部に配置されている導管と、
前記導管の内部に配置されているとともに、前記導管に回転可能に連結している心棒の周囲を回転する弁板、を有している弁装置であって、前記弁板が、前記弁板の第一の周辺部分が前記導管の内面に接触する完全閉鎖位置と、前記弁板の平面が前記導管の長手方向の軸に対して略平行であるとともに、前記弁板の第二の周辺部分が前記導管の内面に接触する完全開放位置との間で移動する、弁装置と、
前記心棒の一端に連結している慣性ダンパー部材と、
を備えており、
前記弁装置は、
前記心棒に連結している第一の端部と、前記導管に連結するように適合されている第二の端部とを有し、前記弁板を閉鎖位置に向けて付勢している戻しばねと、
前記慣性ダンパー部材に連結されている第一の部分および前記心棒に連結されている第二の部分を有している制動ばねと、
を備えており、
前記慣性ダンパー部材が、重量を減少させる開口部または重量を増加させる重量付加部材のいずれかを備えることにより、前記慣性ダンパー部材の質量、および、前記制動ばねのばね定数が、前記弁板と前記戻しばねとの共振による振動を減衰させるように設定されていることを特徴とするマフラー。
【請求項２】
前記弁板の前記第一の周辺部分に連結している振動吸収パッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
【請求項３】
前記慣性ダンパー部材が、前記心棒を受ける中央開口部を有している円板を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
【請求項４】
前記円板が、重量を減少させる複数の開口部を備えていることを特徴とする請求項３に記載のマフラー。
【請求項５】
前記慣性ダンパー部材が、前記弁板の回転軸と略同心である中央部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
【請求項６】
前記慣性ダンパー部材が、略円形のリムと、前記心棒を受ける中央開口部を有している中央心棒搭載ハブと、前記搭載ハブから前記リムへ向かって半径方向に伸びている複数のスポークと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマフラー。
【請求項７】
導管から排出されるエンジンの排気音を減衰させるための弁装置であって、
前記導管に搭載されるように適合されている、回転可能な心棒と、
前記心棒に、回転可能に固定されている弁板と、
前記心棒に連結している第一の端部と、前記導管に連結するように適合されている第二の端部とを有し、前記弁板を閉鎖位置に向けて付勢している戻しばねと、
前記心棒に回転可能に連結されている慣性ダンパー部材、並びに、前記慣性ダンパー部材に連結されている第一の部分および前記心棒に連結されている第二の部分を有している制動ばねを備えている、調整されたダンパー装置と、
を備えており、
前記慣性ダンパー部材が重量を減少させる開口部および重量を増加させる重量付加部材のいずれかを備えることにより、前記慣性ダンパー部材の質量、および、前記制動ばねのばね定数が、前記弁板と前記戻しばねとの共振による振動を減衰させるように設定されていることを特徴とする弁装置。
【請求項８】
前記制動ばねは、一端が前記慣性ダンパー部材の開口部の中に配置されているつるまきばねを備えていることを特徴とする請求項７に記載の弁装置。
【請求項９】
前記制動ばねが、前記心棒を取り巻く複数のコイルを備えていることを特徴とする請求項８に記載の弁装置。
【請求項１０】
前記慣性ダンパー部材が、前記心棒を受ける中央開口部を有する略円筒形を備えていることを特徴とする請求項９に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔分野〕
本願は、慣性ダンパーによる、扉状の弁（flapper valve）の動きの改善に関する。
【０００２】
〔背景〕
この節では、必ずしも先行技術ではない、本発明に関連する背景情報を提供する。
【０００３】
慣性ダンパーは、回転式ステッピングモーター等の出力を円滑化することで知られている。しかしながら、現在のところ、そのような部材は、例えば、回転式の弁板および付勢用（bias）の戻しばねを備えたスナップ作動弁のような、自動車の排気システムの回転式弁部材には用いられていない。そのような弁は、回転している間、弁葉および付勢用のばねの共振による振動の問題および騒音の問題をもたらし得る。
【０００４】
〔概要〕
この節では、本発明の全般的な概要を提供する。この節は、全ての範囲の包括的な開示またはその特徴の全てではない。
【０００５】
本発明の一つの側面では、心棒の周囲を回転可能な弁板および心棒の第一の端部に連結されている付勢用の戻しばねを備える弁装置内に、心棒の第二の端部に連結されている慣性ダンパー部材が設けられている。
【０００６】
本発明の第二の側面では、内燃機関の排気システムのマフラーが、外殻、並びに、該外殻の両端を閉じる流入ヘッダおよび流出ヘッダを有している筐体を備えている。導管は筐体の内部に配置されており、弁葉を有している弁装置は、前記弁葉の第一の周辺部分が前記導管の内面に接触する完全閉鎖位置と、前記弁葉の平面が前記導管の長手方向の軸に対して略平行であるとともに、前記弁葉の第二の周辺部分が前記導管の内面に接触する完全開放位置との間で、前記導管に回転可能に連結している心棒の周囲を回転するように前記導管の内側に配置されている。慣性ダンパー部材は、心棒の一端に連結されている。
【０００７】
適用できるさらなる領域は、本明細書中の記述から明らかになるであろう。この概要における記述および特定の例は、説明のみを目的とするものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【０００８】
〔図面〕
ここで記述される図面は、選択された実施形態を図解する目的のみのものであり、全ての可能な実施形態を図解するものではなく、本発明の範囲を限定するものではない。
【０００９】
本発明の目的と特徴は、図面に関連して行われる詳細な記述を読むことで、明らかになるだろう。
【００１０】
図１は、マフラー導管の平面図を表している。当該マフラー導管には、スナップ作動弁が搭載されており、スナップ作動弁には、本発明に従って構成された慣性ダンパー部材が備え付けられている。
【００１１】
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー円板の実施形態の前面図および側面図を表している。
【００１２】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、重量を減少させたダンパー円板の第一の変形形態の前面図および側面図を表している。
【００１３】
図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第二の変形形態の前面図および側面図を表している。
【００１４】
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第三の変形形態の前面図および側面図を表している。
【００１５】
図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第四の変形形態の前面図および側面図を表している。
【００１６】
図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第五の変形形態の前面図および側面図を表している。
【００１７】
図８は、本発明に従って構成された慣性ダンパー部材が備え付けられたスナップ作動弁を収容するマフラーの横断面図である。
【００１８】
対応する参照番号は、図面に示す幾つかの構成を通して、対応する部材を示している。
【００１９】
〔詳細な説明〕
実施例は、ここで、添付された図面を参照して、より十分に説明される。
【００２０】
実施例が、この開示を完全にするとともに、当業者に対してその範囲が十分に伝えられるように提供される。多数の特定の詳部（例えば、特定の構成、装置および方法）が、本発明の実施形態を完全に理解させるために、以下に示される。特定の詳部を用いる必要がないこと、実施例は多様な異なる形態で実施され得ること、および、それらのどちらも本発明の範囲を限定するように解釈されるものではないことは、当業者にとって明らかである。いくつかの実施例において、周知の工程、周知の装置の構造および周知の技術は、詳細には記述されていない。
【００２１】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を記述する目的のみのものであって、限定するものではない。本明細書で用いられるように、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明らかに単数形を示すものでない限り、複数形を含むものでもあり得る。用語「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含んでいる（including）」および「有している（having）」は包括的であり、そのため、定まった特徴、整数、工程、動作、部材および／または構成の存在を特定するが、一つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、部材、構成および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。
【００２２】
部材または層が他の部材または層に対して「接している（on）」、「係合している（engaged to）」、「接続している（connected to）」または「連結している（coupled to）」とされる時、他の部材または層に対して直接的に、接している、係合している、接続している、または連結していてもよいし、介在する部材または層があってもよい。対照的に、部材が他の部材または層に対して、「直接的に接している（directly on）」、「直接的に係合している（directly engaged to）」、「直接的に接続している（directly connected to）」または「直接的に連結している（directly coupled to）」とされる時は、介在する部材または層は存在し得ない。部材間の関係性の記述に用いられる他の用語も、同様に解釈される（例えば、「間に（between）」と「直接的に間に（directly between）」、「隣接している（adjacent）」と「直接的に隣接している（directly adjacent）」、等）。ここで用いられるように、用語「および／または」は、一つ以上の関連する列挙された項目の全ての組み合わせを含む。
【００２３】
第一、第二、第三等の用語は、本明細書では、様々な部材、構成、領域、層および／または区域を記述するために用いられるが、これらの部材、構成、領域、層および／または区域は、これらの用語によって限定されるものではない。これらの用語は、ある部材、構成、領域、層または区域を他の領域、層または区域から区別するためにのみ用いられ得る。「第一の」、「第二の」および他の数詞のような用語は、本明細書で用いられる場合、文脈によって明らかに示されない限り、連続性または順序を示すものではない。従って、以下で論じられる第一の部材、構成、領域、層または区域は、実施例の教示から逸脱しない場合、第二の部材、構成、領域、層または区域と呼ばれ得る。
【００２４】
図１を参照すると、マフラー導管１００は、スナップ作動弁（弁板は図示されていない）を収容している。前記弁には、弁心棒１０４の一端に搭載された慣性ダンパー部材１０２、および、心棒１０４の反対側の端部と導管１００に連結しているばね搭載柱との間に連結している付勢用の戻しばね１０６、が備え付けられている。好ましくは、ダンパー部材１０２は、溶接によって弁心棒に搭載されている。
【００２５】
図１の実施形態では、慣性ダンパー装置１０２は、複数の略中実（substantially solid）の円板部材１０２ａ、ｂ、ｃおよびｄから構成されている。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各円板は、心棒１０４を受けるための中央開口部２０４を有している略中実の円板である。そのような円板は、所望のダンパー部材において正確な重量を得るためにいくつでも用いることができる。
【００２６】
慣性ダンパー部材の重量を調節するための他の方法があり、当該方法のいくつかは、図３ＡおよびＢから図６ＡおよびＢの実施形態で以下に示される。
【００２７】
図３ＡおよびＢの実施形態では、ダンパー円板体３０２は、複数（この場合は４つ）の貫通した開口部３０６ａ、ｂ、ｃおよびｄを備えることによって重量を調節している。これらの開口部は、弁心棒を受ける中央開口部３０４の周囲に略均一な間隔で配置される。
【００２８】
図４ＡおよびＢは、重量調節のためのステアリングホイール型のアプローチを表している。当該アプローチでは、ダンパー部材４０２は、リム４１０を有している。当該リム４１０は、リム４１０の内面４０６ａ、ｂ、ｃおよびｄから、弁心棒を受ける貫通した開口部４０４を持つ中央心棒搭載ハブ４０９へ向かって、半径方向内向きに伸びているスポーク４０７ａ、ｂ、ｃおよびｄを有している。重量付加部材４０８が、リム４１０に搭載されるとともにリム４１０を取り囲んでいる。
【００２９】
図５および６の実施形態では、加重用のノジュールまたはローブが、スポーク部材を介して中央心棒搭載ハブに接続されている。図５ＡおよびＢの実施形態では、ダンパー部材５０２の４つのそのようなノジュール５０６ａ、ｂ、ｃおよびｄが、それぞれスポーク５０７ａ、ｂ、ｃおよびｄを介して中央心棒搭載ハブ５０９に連結されている。弁心棒は、ハブ５０９の開口部５０４を通るように受けられる。
【００３０】
図６ＡおよびＢの実施形態では、ダンパー部材６０２の２つのノジュール６０６ａおよび６０６ｂのみが用いられ、それぞれ、スポーク６０７ａおよび６０７ｂを介して心棒搭載ハブ６０９に連結している。ハブ６０９内の貫通路６０４が、弁心棒を受ける。
【００３１】
図１〜６を参照して上述した慣性ダンパー部材は、弁心棒に溶接された簡易な部分を提供するとともに、それらは全て、弁システム内に存在する全ての振動を減衰させる傾向を示す。他の方法としては、図７ＡおよびＢに示される調整されたダンパーがある。この構成では、調整用つるまきばね７０６が、前記システムの共振における特定の周波数に対処するために円板部材とともに用いられる。ダンピング部材のばね定数と質量とは、共振時の振動を最小化するために周知の方法で変えることができる。図７ＡおよびＢに見られるように、ダンパー部材７０２を直接的に心棒１０４に接続するよりも、つるまきばね７０６の一端がダンパー円板７０２の開口部中に埋め込まれ、つるまきばね７０６のもう一端が弁心棒１０４中に埋め込まれているほうが好ましい。ばね７０６は、その本体の大部分が心棒１０４の周囲に巻かれている。円板７０２には、弁心棒１０４を受けるための中央開口部７０４が設けられている。円板７０２は、心棒１０４に関して回転可能に動くことができる。
【００３２】
図８は、自動車のマフラー８００内で用いられる、ダンパー部材を備えているスナップ作動弁の適用例の一つを描いている。
【００３３】
マフラー８００は、流入ヘッダ８３０および流出ヘッダ８２８によって両端が閉じられた筐体シェル８０１を備えている。
【００３４】
貫通導管８０４は、マフラー８００の内部に配置されているとともに、この実施形態では、マフラー本体中を明確に伸びている。導管８０４は、第一の一連の穿孔８０８および第二の複数の穿孔８１０を備えている。マフラー筐体８０１の内部では、流入ヘッダ８３０、外殻８０１、および第一の内部区画８０３が、チャンバー８２４を定義している。流出ヘッダ８２８、外殻本体８０１、および内部区画８０５が、チャンバー８２２を定義している。穿孔８０８は、導管８０４を流れる排出物とガラス繊維ロービングのような吸音材８１２で満たされたチャンバー８２４との間の連通を可能にしている。
【００３５】
同様に、導管８０４内の第二の複数の穿孔８１０は、導管８０４内の排出物と吸音材８１４で満たされたチャンバー８２２との間の流体の連通を提供している。
【００３６】
区画８０３内の開口部８０７は、チャンバー８２４とチャンバー８２０との間の流体の連通を可能にし、一方、区画８０５内の開口部８０９は、チャンバー８２０とチャンバー８２２との間の流体の連通を可能にする。
【００３７】
回転式スナップ作動弁装置８０６は、自身の周辺部分に振動を吸収するダンパーパッド８２６を有する弁板８５０を備えている。前記周辺部分は、通常、弁の閉鎖位置で導管８０４の内面と接触している。弁の心棒８３０の一端には慣性ダンパー部材８０２が搭載されており、一方、心棒８３０のもう一端には付勢用の戻しばね８４０が示されている。弁装置８０６は、区画８０３と８０５との間に位置するチャンバー８２０内に収容されており、このチャンバーは、この実施形態では吸音材を備えていない。導管８０４を流れる排出物の圧力が閾値に達した時、弁装置８０６の質量が乗り越えられて（overcome）、弁板８５０が完全開放位置に向かって振られる。この弁の移動は、慣性ダンパー部材８０２の制動動作によって円滑化される。
【００３８】
開示された慣性ダンパーの様々な実施形態は、弁に対して制動質量を加え、弁葉および付勢用のばねの共鳴振動の増幅を減衰させる。
【００３９】
前記の実施形態は、図解および記述の目的で提供される。網羅的なもの、または発明を限定するものではない。特定の実施形態における個々の部材または特徴は、一般的にその特定の実施形態を限定しないが、適用可能である場合、特に図示または記述されていなくても、互換性があるとともに、選択された実施形態において用いることが可能である。同様のことが多くの方法で変更され得る。そのような変形例は、発明から逸脱したものではなく、そのような全ての修正は発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、マフラー導管の平面図を表しており、当該マフラー導管には、スナップ作動弁が搭載されており、本発明と一致するように配置された慣性ダンパー部材が備え付けられている。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー円板の実施形態の前面図および側面図を表している。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、重量を減少させたダンパー円板の第一の変形形態の前面図および側面図を表している。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第二の変形形態の前面図および側面図を表している。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第三の変形形態の前面図および側面図を表している。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第四の変形形態の前面図および側面図を表している。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、本発明に従って構成されたダンパー部材の第五の変形形態の前面図および側面図を表している。
【図８】図８は、本発明に従って構成された慣性ダンパー部材が備え付けられたスナップ作動弁を収容するマフラーの側方断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
0005801797.tif 000003
【図２Ｂ】
0005801797.tif 000004
【図３Ａ】
0005801797.tif 000005
【図３ｂ】
0005801797.tif 000006
【図４Ａ】
0005801797.tif 000007
【図４Ｂ】
0005801797.tif 000008
【図５Ａ】
0005801797.tif 000009
【図５Ｂ】
0005801797.tif 000010
【図６Ａ】
0005801797.tif 000011
【図６Ｂ】
0005801797.tif 000012
【図７Ａ】
0005801797.tif 000013
【図７Ｂ】
0005801797.tif 000014
【図８】
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